[发明专利]一种带进气导流叶片的微型发动机燃烧室火焰筒

说明书

本发明提供了一种带进气导流叶片的微型发动机燃烧室火焰筒的结构设计方案。通过在火焰筒外壳体靠近火焰筒前端处设置进气导流叶片，使得通过主燃孔进入火焰筒的气流具有轴向、径向和周向的分速度，这股旋转气流在火焰筒内部能够形成回流区，有效改善了火焰筒内气流结构，降低气流速度，提高了微型发动机燃烧室的燃烧稳定性；并且回流区的存在增加了气流湍流度，使燃油和新鲜空气掺混更充分，燃烧更完全，大大提高了燃烧效率。

技术领域

本发明属于微型发动机领域，具体涉及一种带进气导流叶片的微型发动机燃烧室火焰筒。

背景技术

随着市场的发展需要，各种航空器开始迅速出现微型化、无人化的趋势，包括军用的无人侦查机、靶机，民用的航拍摄影飞机、航模等，这些微小型航空器的出现对动力系统提出了新的要求。因此，微型发动机技术近几年得到了迅速发展。微型发动机指的是尺寸在厘米级或毫米级的发动机，它具有重量轻，体积小，功率大，推重比高等优点，作为一种未来的高能量存储密度装置，其在性能方面有着巨大的潜力。

燃烧室的结构方案是微型发动机设计的关键技术。由于整个发动机的微型化，燃烧室的空间被大大压缩，燃油雾化燃烧的时间十分短暂，因此微型发动机中的燃烧过程主要有以下三个特点：一是面容比大。微型发动机燃烧室的面容比通常比常规燃烧室大一到两个量级，这使得传热损失大大增加，不利于启动点火以及火焰的稳定燃烧；二是燃油雾化较差。因为燃烧室轴向长度有限，燃油喷出后雾化的距离较短，蒸发时间少，雾化效果差，因此微型发动机多采用蒸发管形式加强燃油雾化掺混。三是火焰驻留时间短。燃烧室内气流速度非常高，气流在燃烧室内停留时间很短，这将导致燃料和空气掺混较差，燃烧不完全。因此合理组织燃烧过程是提高燃烧效率、保证燃烧稳定性的关键技术。

燃烧区中合理的气流结构是组织有效燃烧的关键。当今常规发动机多采用旋流燃烧技术，并使用旋流器来产生旋流，以起到稳定火焰的作用。而微型发动机由于其重量和体积限制，采用旋流器这种方式是不现实的，因此，合理设计燃烧室火焰筒结构以达到组织燃烧的目的具有很广阔的应用前景，良好的火焰筒结构能够有效提高燃烧稳定性燃烧效率，从而对微型燃烧室总体性能的提升有很大的促进作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种带进气导流叶片的微型发动机燃烧室火焰筒的结构设计方案。本技术在火焰筒外壳体设置进气导流叶片，使通过主燃孔进入火焰筒的气流获得轴向、径向和周向的分速度，能够改善火焰筒内气流结构，降低气流速度，形成回流区，从而实现旋流燃烧，改善微型发动机燃烧室的燃烧稳定性及燃烧效率。

技术方案

本发明的目的在于提供一种带进气导流叶片的微型发动机燃烧室火焰筒。

本发明技术方案如下：

一种带进气导流叶片的微型发动机燃烧室火焰筒，包括火焰筒整体结构形式，进气导流叶片及主燃孔设计参数，进气导流叶片及主燃孔分布形式。

所述火焰筒整体结构形式，其特征在于：火焰筒为环形燃烧室火焰筒，其轴向长度在80～100mm，外直径在100～110mm，内直径在50～60mm。火焰筒壳体厚度在1～2mm。

所述进气导流叶片及主燃孔设计参数，其特征在于：进气导流叶片形状为长方形，长度在10～30mm，宽度在5～10mm，叶片厚度在1～2mm；主燃孔为长方形通孔，长度在10～30mm，宽度在5～10mm。

所述进气导流叶片及主燃孔分布形式，其特征在于：1、进气导流叶片与主燃孔一一对应，数量相等，并且进气导流叶片紧贴主燃孔；2、周向上，进气导流叶片与主燃孔均匀布置在火焰筒外壳体，轴向距火焰筒前端5～10mm，数量在6～36对之间；3、主燃孔的轴线方向与火焰筒轴线方向呈一夹角，角度在30～60度之间。4、进气导流叶片倾斜方向与主燃孔进气方向呈一夹角，角度在30～50度之间，以产生导流作用。

本发明具有以下有益效果：